Prenez des cellules de peau d’embryon de grenouille, implantez-y des précurseurs neuronaux, attendez 48 heures. Ce qui émerge n’a jamais existé dans la nature : un organisme vivant, autonome, qui s’est fabriqué son propre système nerveux. L’équipe de Tufts University et du Wyss Institute de Harvard vient de publier ces résultats dans la revue Advanced Science.
Des cellules de grenouille qui deviennent neurones
Pour créer ces « neurobots », les chercheurs ont prélevé du tissu cutané non différencié sur des embryons de Xenopus laevis, la grenouille à griffes africaine. En temps normal, ces fragments de peau se referment spontanément en sphères recouvertes de cils microscopiques. Capables de nager quelques jours avant de mourir, ces « biobots » restaient de simples amas cellulaires sans aucune intelligence.
L’idée de Michael Levin, professeur de biologie à Tufts et directeur de l’Allen Discovery Center, a été d’ajouter un ingrédient : des cellules précurseurs de neurones, injectées pendant les 30 premières minutes de cicatrisation. « Nous voulions savoir ce qui se passerait si nous fournissions à ces biobots les matériaux bruts nécessaires pour construire un système nerveux », explique-t-il à Tufts Now.
Le résultat a dépassé les attentes. Sans aucune instruction extérieure, les cellules précurseurs se sont différenciées en neurones matures, dotés d’axones et de dendrites. Ces neurones se sont connectés entre eux et ont étendu leurs prolongements vers les cellules de surface. Le tout s’est organisé spontanément, au sein d’un environnement biologique sans précédent.
Plus gros, plus longs, plus complexes que leurs ancêtres
Comparés aux biobots classiques, les neurobots présentent des différences frappantes. Leur morphologie est plus allongée. Leurs mouvements sont plus fréquents et surtout plus élaborés, avec des motifs répétitifs que les biobots sans neurones n’ont jamais produits. Là où un biobot trace des cercles ou des lignes droites, un neurobot enchaîne des trajectoires complexes et variées.
Pour vérifier que ce n’était pas une coïncidence, l’équipe a administré du pentylènetétrazole, un médicament qui modifie l’activité neuronale. Chez les biobots classiques, la substance a simplement réduit la mobilité. Chez les neurobots, les réponses étaient variables : certains ont accéléré, d’autres ont ralenti, d’autres encore ont modifié la complexité de leurs trajectoires. La preuve que le système nerveux pilotait réellement le comportement.
L’imagerie calcique a confirmé l’activité électrique entre les neurones. Des marqueurs de protéines synaptiques ont été détectés. Ce n’était plus un amas de cellules qui bougeaient par réflexe : c’était un organisme doté d’un réseau neuronal fonctionnel.
Des gènes de la vision qui s’allument sans yeux
La surprise la plus déroutante est venue de l’analyse génétique. En comparant l’expression des gènes entre neurobots et biobots, les chercheurs ont découvert que les neurobots activaient massivement des gènes liés au développement du système nerveux. Jusque-là, rien d’étonnant.
Mais un autre groupe de gènes s’est allumé sans que personne ne l’ait prévu : ceux responsables du développement du système visuel chez Xenopus laevis. Des gènes de perception lumineuse, des gènes de cellules photosensibles. Des neurobots sans yeux, sans rétine, sans aucune structure optique, qui activent la machinerie génétique de la vision.
« Ils pourraient manifester des comportements déclenchés par la lumière », avance Michael Levin, en précisant que cette hypothèse reste à valider. Si elle se confirme, ces organismes de quelques millimètres, créés en laboratoire, seraient capables de « voir » leur environnement par un mécanisme jamais observé.
De Xenobot à Neurobot : six ans d’évolution accélérée
L’histoire remonte à 2020, quand la même équipe avait présenté les xenobots, premiers robots biologiques capables de se déplacer, de s’auto-réparer et même de se reproduire de façon cinématique. L’étape suivante avait été les anthrobots, construits à partir de cellules humaines, qui avaient démontré leur capacité à réparer des lésions neurales en laboratoire.
Les neurobots représentent un troisième bond. Non seulement ils intègrent un système nerveux, mais celui-ci s’auto-organise sans modèle préexistant. Haleh Fotowat, première auteure de l’étude et chercheuse au Wyss Institute, a documenté l’ensemble du processus, depuis l’implantation des cellules précurseurs jusqu’à l’émergence de comportements complexes.
Ces organismes vivent entre 9 et 10 jours, alimentés par les nutriments stockés dans les cellules embryonnaires. Assez pour que les cellules multiciliées apparaissent au deuxième jour, que les neurones mûrissent et que le réseau nerveux s’installe. Trop peu pour parler d’une créature autonome au sens classique du terme.
Le Pentagone mise sur les robots biologiques
Le financement de cette recherche mérite un regard attentif. L’étude a été soutenue par le Department of Defense américain, via deux contrats distincts, ainsi que par la John Templeton Foundation et Northpond Ventures. Que le Pentagone finance des robots biologiques dotés d’un système nerveux ne relève pas du hasard.
Les applications médicales envisagées par les chercheurs sont considérables : réparation de la moelle épinière, traitement de lésions rétiniennes, nettoyage de plaques artérielles, administration ciblée de médicaments. Mais la double casquette du financement, entre fondation philanthropique et budget militaire, soulève une question que l’article scientifique n’aborde pas.
Michael Levin cadre le débat sur le terrain de la recherche pure. « De tels êtres nouveaux peuvent révéler des aspects importants de la plasticité multicellulaire, pertinents pour la biologie évolutive, le bio-ingénierie et la médecine régénérative », écrit-il dans la publication. La question de savoir ce que le Pentagone entend en faire reste ouverte.
Quand la biologie dépasse la robotique
Ce qui frappe dans ces travaux, c’est l’écart entre la simplicité du protocole et la complexité du résultat. Des cellules de peau, des précurseurs neuronaux, 30 minutes de manipulation, et le vivant fait le reste. Le système nerveux s’auto-organise. Les neurones se connectent. Les gènes de la vision s’allument sans qu’on le demande.
La prochaine étape, selon l’équipe, consistera à tester si les neurobots réagissent effectivement à des stimuli lumineux. Si c’est le cas, la frontière entre robot et organisme vivant deviendra encore plus floue. L’article d’Advanced Science ne cache pas l’ambition : construire des « machines biologiques programmables ». La première génération vient de prouver qu’elle savait improviser.
